N
år vi beskriver madens smag, er det ofte en skøn blanding af indtryk fra alle vores fem sanser: at se, at høre, at smage, at lugte og at føle.Lugtesansen er normalt mest dominerende, især stimuleret af aromastoff er, som blæses fra mun- den ud gennem næsen. Af de fem sanser er følesan- sen måske den mest upåagtede, og vi bliver mest opmærksom på dens betydning, hvis den ikke er som forventet. Fx hvis vi oplever et surmælkspro- dukt, som er grynet i stedet for cremet, eller en kar- toff elchip, som er blød i stedet for sprød.
Udtryk som grynet, blød, sprød, cremet, våd, tør, melet, fedtet, tyk, tynd, plastisk, elastisk, viskøs, klæg, prikkende, slimet osv. er mere eller mindre vel- defi nerede udtryk, vi bruger om, hvordan maden føles i munden, altså mundfølelsen. Disse sanseind- tryk af maden er relateret til, hvordan vi sanser man-
dens struktur. Inden for de videnskaber, som beskæf- tiger sig med, hvordan vi sanser maden, kaldes mundfølelse for tekstur. Tekstur er den del af madens struktur, som mundens følenerver kan erkende.
Med de nyeste og mest avancerede mikroskopitek- nikker er det nu blevet muligt i stor detalje og som funktion af tiden at visualisere aspekter af madens struktur, både fl ydende, halvfast og fast mad. Ana- lyser af strukturen gør det muligt at se nye sam- menhænge mellem struktur og tekstur og dermed opnå dybere forståelse af, hvordan denne sammen- hæng giver maden smag.
Hvad er mad?
Alt, hvad vi spiser, er af biologisk oprindelse, og maden er derfor sat sammen af de samme bygge- sten som levende organismer, dvs. især kulhydrater,
Se ind i maden
Med de nyeste mikroskopiteknikker er det nu muligt at “se” ind i maden og visualisere, hvordan vand, fedtstoffer, proteiner og kulhydrater er placeret i forhold til hinanden, fx i mayonnaise, ost, fl ødeskum, marengs og smør. Det giver os mulighed for bedre at forstå madens struktur, som er afgørende for smagsoplevelsen.
Om forfatterne
Foto: Mathias Porsmose Clausen
Morten Christensen er postdoc i biofysik morten.christensen@
sdu.dk
Mathias P. Clausen er postdoc i biofysik mpc@sdu.dk
Ole G. Mouritsen er dr. scient. og professor i biofysik. Leder af centrene MEMPHYS og Smag for Livet.
ogm@memphys.sdu.dk Alle er ved Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, Syddansk Universitet og deltager i det nationale center Smag for Livet, støttet af Nordea-fonden.
23
Aktuel Naturvidenskab 6 2015
fedtstoff er og proteiner. Desuden er der masser af vand, og det er ofte samspillet mellem vandets akti- vitet og disse byggesten, som er bestemmende for madens struktur, og hvordan den ændres i køkke- net, og når vi spiser maden.
Mad kan deles ind i tre forskellige grupper: (1)
“naturlig” mad i den forstand, at vi på madens udse- ende nemt kan se, hvor råvarerne kommer fra (fx stegt kylling, kogte grøntsager og dampet fi sk), (2) formuleret mad, dvs. mad, som er så stærkt forar- bejdet, at man ikke uden forhåndskendskab kan afgøre, hvilke råvarer den kommer fra (fx ketchup, ost, sauce, juice, røræg og brød), og (3) syntetisk mad, som er mad, der er konstrueret ved at kombi- nere de rene byggesten kulhydrater, proteiner, fedt- stoff er og vand. Det nyeste skud på stammen af det molekylære køkken, kaldet note-by-note cuisine,
beskæftiger sig netop med syntetisk mad.
Den store udfordring med især formuleret og syn- tetisk mad er at kunne kontrollere og tilføre en mundfølelse, som gør maden interessant og velsma- gende. At kunne se ind i maden er en videnskabelig og fysisk måde at tage denne udfordring op. Den slags tilgang til mad, smag og gastronomi har nu fået navnet gastrofysik.
Formuleret mad
De fl este tænker næppe meget over, at dagligdags madvarer som brød, mejeriprodukter og saucer er stærkt forarbejdede produkter, og uden at kende baggrunden kan man næppe gætte, at brød kommer fra frø på kornplanter, at osten er skabt af mælk fra pattedyr, eller at en sauce er en kompleks blanding af vand og forskellige, stærkt forarbejdede råvarer.
Alle disse produkter er formulerede, bløde materia-
Emulsioner: at binde olie og vand sammen med emulgatorer
En emulsion er en blanding (dispersion) af to væsker, specielt vand og olie. Olie og vand blander ikke af sig selv, og når man ryster dem sammen, skiller de to væsker hurtigt fra hinanden igen med den lettere olie oven på vandet. Det er muligt ved hjælp af såkaldte emulgatorer at få olie og vand til at forene sig, fx med små vanddråber inden i en sammenhængende fase af olie (vand-i-olie-emulsion, fx smør eller margarine) eller med små oliedråber inden i en sammenhængende fase af vand (olie-i-vand-emulsion, fx mayonnaise og andre sau- cer).
En emulgator er et amfi fi lt stof, dvs. et stof, som i den ene ende kan opløses i vand og i den anden ende opløses i olie.
Det kan fx være lecitin fra æggeblomme (som bruges i mayonnaise) eller glykoprotein fra skallerne på sennepsfrø (som bruges i vinaigrette).
I en emulsion er grænsefl aden mellem olie og vand dækket af emulgatormolekyler, der vender deres hydrofobe del ind mod oliedråben og den hydrofi le del ud mod vandfasen. Da overfl adens areal har et forsvindende mål i forhold til emul- sionens volumen, skal der kun meget små mængder af emulgator til at stabilisere emulsionen (fx en knivspids æggeblomme til at lave en mayonnaise).
Mayonnaise: Mikroskopibillede (CARS) af mayonnaise, som er en olie-i-vand-emulsion. De runde kugler er oliedråber, som typisk er 2-5 mikrometer i størrelse, og de blå områder mel- lem oliedråberne er vand.
Mikroskopibilleder:
Mathias Porsmose Clausen og Morten Christensen Grafi ske illustrationer:
Morten Christensen og Jonas Drotner Mouritsen
23
G A S T R O F Y S I K
“Virtuelle”
tilstande
Pump Stokes Grundtilstand
Eksiteret tilstand
Vibrationelle niveauer Pump
CARS Energi
(1) (2) (3) (4)
Sådan virker CARS-mikroskopi
CARS-mikroskopi (coherent anti-Stokes Raman scattering) er en type mikroskopi, der adskiller sig fra andre typer af avan- ceret mikroskopi ved ikke at kræve mærkning af prøven med et farvestof. Det har nogle åbenlyse fordele, idet man undgår blegning af farvestoffet og uønskede kemiske ændringer af prøven. Desuden spares tid i prøveforberedelsen.
CARS-mikroskopi udnytter de spektroskopiske egenskaber af prøven. Man afbilder vibrationsniveauer af kemiske bindinger, og det er derved molekylerne selv, der giver kontrast i billedet.
Afbildningen sker rent praktisk ved samtidigt at scanne to infrarøde lasere, kaldet hhv. pumpe- og Stokes-laseren, hen over prøven.
Pumpe-laseren exciterer en binding fra det laveste vibrations- niveau i grundtilstanden til en såkaldt virtuel energitilstand (1) (med lavere energi end den 1. exciterede tilstand, hvortil elektroner exciteres i fl uorescensmikroskopi). Under virkning af Stokes-laseren henfalder elektronen atter til grundtilstan- den, men til et højere vibrationsniveau end tidligere (2).
Pumpe-laseren exciterer igen elektronen til en ny virtuel ener- gitilstand med højere energi end den første virtuelle energitil- stand (3). Fra dette energiniveau henfalder elektronen spon- tant til det laveste vibrationsniveau i grundtilstanden, hvor- Flødeskum: Til venstre
mikroskopibillede (CARS) af fl ødeskum og til højre skematisk illu- stration af strukturen inden i fl ødeskum. De store, mørke bobler i strukturen er luft, og væggene mellem bob- lerne består overvejende af fedtstof. Luftboblerne er typisk 10-100 mikro- meter store.
Smør: Til venstre mikro- skopibillede (CARS) og til højre skematisk illu- stration af smør. Det gule er fedtstof, og de blå dråber er vand. Fedt- stoffet er delvis krystal- linsk og halvfast. Vand- dråberne har en stør- relse, der ligger mellem 0,1 og 10 mikrometer.
ved der udsendes en lys-foton (4). Lys-fotonen er mere energi- rig end de absorberede fotoner, og lyset er derfor mere blåt end det indsendte lys.
Forskellige kemiske bindinger har forskellige vibrationsenergier, og man tuner derfor pumpe-laseren, så energiforskellen mellem denne og Stokes-laseren passer til den binding, som er karakte- ristisk for den type stof, man vil se på. På den måde kan man tune laseren til at synliggøre fx vand, fedt og protein, da de svarer til forskellige, karakteristiske kemiske bindingsvibrationer.
Aktuel Naturvidenskab 6 2015
26 G A S T R O F Y S I K
Vil du vide mere:
Mere om centret Smag for Livet:
www.smagforlivet.dk Bourne, M. 2002. Food Texture and Viscosity.
Academic Press, London.
Clausen MP & J. Dreier.
2014. Nanoskopi – en verden af billeder. Aktuel Naturvidenskab 5, 18-22.
https://da.wikipedia.org/
wiki/Gastrofysik Mouritsen OG & J Risbo (eds.) 2015. The Emer- ging Science of Gastrop- hysics. SMAG #4, www.smagforlivet.dk/
artikler/smag04-emer- ging-science-gastrop- hysics.
Mouritsen og & K. Styr- bæk. 2015. Fornem- melse for smag. Nyt Nor- disk Forlag, København.
Marengs: Mikroskopi- billede (CARS) af pisket æggehvide og sukker (marengs). De lyse områ- der er luftbobler, hvoraf de største er omkring 80 mikrometer store.
ler, hvis struktur er bestemt af både de oprindelige råvarers egenskaber samt af de behandlinger, råva- rerne har gennemgået på fabrik eller i køkken. Pro- dukternes mundfølelse og smag er direkte forbun- det med materialernes struktur.
Lad os rette mikroskopet mod nogle af disse føde- varer og se, hvilke hemmeligheder de bærer på.
Olie-i-vand emulsion: mayonnaise
Mayonnaise er en emulgeret, kold sauce, som laves af en blanding af vegetabilsk olie og citronsaft (eller vineddike), der er emulgeret med æggeblomme og smagt til med salt, peber og eventuelt krydde- rier. Man kan også emulgere ved hjælp af sennep.
Mayonnaisen fremstilles ved at blende æggeblomme og citronsaft (eller vineddike) sammen med emul- gatoren, hvorefter olien tilsættes langsomt under omrøring; i begyndelsen blot en dråbe ad gangen.
Mayonnaisen skiller, hvis olien tilsættes for hurtigt, eller der er for lidt vand. I en god mayonnaise er de små oliedråber så tæt på hinanden, at de giver emul- sionen en fasthed og en let elastisk mundfølelse.
De mange små oliedråber i mayonnaisen kan let glide forbi hinanden, og det er denne kuglelejeeff ekt, der gør, at en mayonnaise føles cremet. Samtidig giver pakningen af dråberne mayonnaisen en vis stivhed, som bevirker, at den kan stå og kun fl yder trægt.
Vand-i-olie emulsion: smør og margarine I mælk og fl øde fi ndes fedtstoff et i små fedtkug- ler, som holdes sammen af en membran af lipider og proteiner, der forhindrer, at fedtkuglerne løber sam- men. Når man fremstiller smør, slår man i princip- pet disse membraner i stykker ved mekanisk omrø- ring (kærning), så fedtkuglerne samles i en fase af fedt med vanddråber indeni. At lave smør består altså stort set i at krænge vrangen ud på mælken forstået på den måde, at vi begynder med en olie-i-vand- emulsion (mælk og fl øde) og ender med en vand-i- olie-emulsion (smør). I denne emulsion fi ndes mæl- kefedtet på tre former: som frit og halvfast mælke- fedt, der danner en sammenhængende fase, som kry- stalliseret mælkefedt og som ubrudte fedtkugler.
Inden i denne komplekse blanding fi ndes vanddråber af forskellig størrelse. Det krystalliserede mælkefedt
giver smørret sin fasthed ved stuetemperatur, og den sammenhængende fase af halvfast fedt giver smørrets gode evne til netop at “smøre”. Margarine er ligesom smør en vand-i-olie-emulsion, men hvor der typisk bruges planteolier og forskellige emulgatorer.
Skum: fl ødeskum og marengs
Et skum er en væske, som er gjort stiv ved at ind- bygge luftbobler i væsken. Det kræver normalt et større piskearbejde at få luftbobler ind i en væske, og det kan være en kamp med tiden om at få de dan- nede bobler pisket i endnu mindre bobler, inden bob- lerne brister eller løber sammen. Da lufttrykket inde i små bobler er større end i store, er der en tendens til, at de små bobler brister og slutter sig sammen i større bobler, hvorved skummet ændrer tekstur.
Fordi luftboblerne i et skum ikke så let kan komme forbi hinanden uden at briste og væsken derfor ikke så let kan fl yde, kan skummet “stå” og udøve en vis modstand mod påvirkning af fx en ske eller ved pres mellem tunge og gane. Efterhånden som væsken dræner fra, bliver skummet mere skørt, bob- lerne brister, og skummet falder sammen. Almin- delige eksempler på skum er fl ødeskum og ølskum.
Det er samspillet mellem antallet af luftbob- ler og deres størrelse på den ene side og stivheden af væsken på den anden side, som afgør, hvilken mundfølelse man oplever i et skum. Nogle kan være meget bløde og eftergivende, mens andre kan være sprøde og skøre, og andre igen meget faste.
Der fi ndes skum med tynde vægge mellem luft- boblerne (fx ølskum) og nogle med tykke vægge (fx fl ødeskum). Flødeskum er mere kompliceret end mange andre slags skum, fordi det i princippet er et hårdt pakket netværk af luftbobler, som holdes sammen af små fedtkugler, der lægger sig på over- fl aden af luftboblerne. Flødeskum kan blive stiv som et fast stof. Da det er fedstoff et, som holder skummet sammen, er det kun muligt at lave et sta- bilt fl ødeskum, hvis fedtprocenten i fl øden er høj nok, mindst 30 % og helst mere.
En marengs er et skum af luftbobler adskilt af tynde hinder af en væske bestående af æggehvide med opløst sukker. Æggehvide består af 87 % vand. Jo mere sukker, der er i, og jo mere af vandet,
der er dampet af, jo fastere bliver marengsen. Ved opvarmning (bagning) damper det meste af vandet af, og sukkeret danner en glas. Skummet er nu ble- vet til en tør marengs, fx en macaron.
Netværk af proteiner: Ost
Mælk er en væske, som har en kompliceret indre struktur, der bestemmer mælkens mundfølelse som drikkevare og er afgørende for egenskaberne af de mejeriprodukter, som den bruges til, fx fl øde, ost, yoghurt og andre syrnede eller fermenterede pro-
dukter.
Der fi ndes en lang række måder at lave oste på, og de forskellige oste adskiller sig i høj grad ved smag og mundfølelse. Og det er ikke kun hullerne i osten, som gør forskellen. En fast ost har en struktur, der er bestemt af et netværk af koaguleret mælkepro- tein (kasein), hvori der er bundet vand og kugler af mælkefedt. At se ind i en ost på lille skala er som at se ind et porøst materiale med vægge på kryds og tværs, og mellem væggene ligger vand og fedtstof.
Hvad kan det bruges til?
Der er lavet forbavsende lidt arbejde på en kvanti- tativ beskrivelse af fødevarer på en lille skala, hvor
madens forskellige komponenter af kulhydrater, fedtstoff er og proteiner kan skelnes. Årsagen her- til er primært, at det har krævet udvikling af nye mikroskopiteknikker. De nye typer af avanceret mikroskopi åbner nu et helt nyt vindue til at se ind i maden, og den videre udvikling vil også gøre det muligt at se, hvordan madens struktur ændres som funktion af tiden (ved bearbejdning, lagring, osv.) og som funktion af de behandlinger (kogekunst), man underkaster den. En dybere forståelse af, hvad der giver maden struktur, vil også give en større indsigt i, hvad der giver maden mundfølelse (teks-
tur) og dermed smag.
Ost: Til venstre et elektronmikroskopisk billede af en ostemasse, som er dannet ved, at kaseinmicellerne i mælk koagulerer i et netværk under indvirkning af osteløbe. Til højre en illustration af dette netværk. I netværkets hulrum, som typisk er 2-5 mikrometer i udstrækning, er der plads til kugler af mælkefedt.
